侧钻施工技术.pptx

侧钻施工技术侧钻施工技术红南红南红南红南1C1C1C1C井采用斜向器磨铣开窗侧钻技术井采用斜向器磨铣开窗侧钻技术井采用斜向器磨铣开窗侧钻技术井采用斜向器磨铣开窗侧钻技术完成完成完成完成国内首例国内首例国内首例国内首例双层套管开窗侧钻水平井双层套管开窗侧钻水平井双层套管开窗侧钻水平井双层套管开窗侧钻水平井 目目 录录第一节第一节 概述概述第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具第三节第三节 侧钻施工技术侧钻施工技术第四节第四节 套管开窗侧钻水平井工艺技术套管开窗侧钻水平井工艺技术 第五节第五节 侧钻井的应用实例侧钻井的应用实例第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述我国于我国于2020世纪世纪9090年代初期开始应用侧钻井技术，侧钻年代初期开始应用侧钻井技术，侧钻井技术的发展经历了三个阶段，包括：井技术的发展经历了三个阶段，包括：1 1、初级阶段，该阶段侧钻技术局限于套管损坏和井下、初级阶段，该阶段侧钻技术局限于套管损坏和井下落物等造成停产的井恢复生产，侧钻技术落后，侧钻落物等造成停产的井恢复生产，侧钻技术落后，侧钻位移仅有几米，而且施工工艺非常复杂，成本较高；位移仅有几米，而且施工工艺非常复杂，成本较高；2 2、发展阶段，该阶段中短半径侧钻水平井等技术得到、发展阶段，该阶段中短半径侧钻水平井等技术得到应用。专用工具、仪器得到研制、开发和推广应用；应用。专用工具、仪器得到研制、开发和推广应用；3 3、技术成熟阶段，逐渐配套和完善了侧钻井技术，利、技术成熟阶段，逐渐配套和完善了侧钻井技术，利用该技术整体开发低产、难动用老区块油藏获得成功。用该技术整体开发低产、难动用老区块油藏获得成功。第一节第一节 概述概述此外，因采用侧钻井技术而少钻调整井、节省征此外，因采用侧钻井技术而少钻调整井、节省征地、道路建设、采油地面工程建设等费用。地、道路建设、采油地面工程建设等费用。侧钻井技术主要应用于以下几种井况：侧钻井技术主要应用于以下几种井况：井下技术状况差（套管变形或损坏、井下落物）；井下技术状况差（套管变形或损坏、井下落物）；报废井加深，开发或勘探深层系油藏；老井固井报废井加深，开发或勘探深层系油藏；老井固井窜槽或产出液高含水；调整井网挖掘剩余油，增窜槽或产出液高含水；调整井网挖掘剩余油，增加可采储量，提高采收率；采不出油或低产井。加可采储量，提高采收率；采不出油或低产井。侧钻井技术创造了巨大的经济效益，并成为提高侧钻井技术创造了巨大的经济效益，并成为提高油田采收率卓有成效的方法之一油田采收率卓有成效的方法之一。侧钻井技术已。侧钻井技术已由单纯的关停井复产，逐步发展成为挖掘剩余油由单纯的关停井复产，逐步发展成为挖掘剩余油藏潜力、提高油田采收率的重要手段。藏潜力、提高油田采收率的重要手段。第一节第一节 概述概述一、侧钻井的概念所谓侧钻工艺技术就是在油水井的某一特定深度固定一个导斜器，利用其斜面的造斜和导斜作用，用铣锥在套管的侧面开窗，从窗口钻出新井眼，然后下尾管固井的一整套工艺技术。第一节第一节 概述概述二、侧钻井的分类及适用范围二、侧钻井的分类及适用范围（一）侧钻井的分类（一）侧钻井的分类按侧钻开窗是否利用导斜器，套管内侧钻可分按侧钻开窗是否利用导斜器，套管内侧钻可分为导斜器侧钻和自由侧钻两种。按开窗方位是为导斜器侧钻和自由侧钻两种。按开窗方位是否有明确的要求，侧钻可分为定向侧钻和一般否有明确的要求，侧钻可分为定向侧钻和一般侧钻。所谓的侧钻。所谓的导斜器侧钻导斜器侧钻就是在套管内欲开窗就是在套管内欲开窗的位置固定一个导斜器，开窗工具靠导斜器的的位置固定一个导斜器，开窗工具靠导斜器的导斜作用开出窗口的侧钻工艺。导斜作用开出窗口的侧钻工艺。第一节第一节 概述概述自由侧钻自由侧钻是在欲开窗的位置不下导斜器，是在欲开窗的位置不下导斜器，利用井下错断的套管或套管内落物的偏利用井下错断的套管或套管内落物的偏斜作用开出窗口的侧钻工艺。而斜作用开出窗口的侧钻工艺。而定向侧定向侧钻钻是对侧钻开窗的方位有明确的要求的是对侧钻开窗的方位有明确的要求的侧钻工艺。侧钻工艺。非定向侧钻非定向侧钻是对侧钻开窗的是对侧钻开窗的方位无明确要求的侧钻工艺（又称一般方位无明确要求的侧钻工艺（又称一般侧钻）。侧钻类型的选择依据侧钻井要侧钻）。侧钻类型的选择依据侧钻井要解决的问题来决定。解决的问题来决定。第一节第一节 概述概述（二）侧钻井的应用（二）侧钻井的应用利用侧钻工艺技术主要解决以下几方面的问题：利用侧钻工艺技术主要解决以下几方面的问题：1 1、套管损坏严重，无法修复的井。、套管损坏严重，无法修复的井。2 2、井下发生复杂事故，无法处理的井。、井下发生复杂事故，无法处理的井。3 3、油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取、油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取防砂工艺的井。防砂工艺的井。4 4、需要钻开井底附近新的含油层系。、需要钻开井底附近新的含油层系。5 5、在海上、湖泊、大陆钻多底井等特殊要求。、在海上、湖泊、大陆钻多底井等特殊要求。第一节第一节 概述概述例如，侧钻仅仅为了处理套管损坏或井例如，侧钻仅仅为了处理套管损坏或井下事故，无方位要求，一般在套管损坏下事故，无方位要求，一般在套管损坏处或事故段以上处或事故段以上2030m2030m的地方确定窗口，的地方确定窗口，采用非定向侧钻即可。如果侧钻要避开采用非定向侧钻即可。如果侧钻要避开地层结构的破坏区，或者要钻达某特定地层结构的破坏区，或者要钻达某特定位置，这就有一定的方位，水平位移的位置，这就有一定的方位，水平位移的要求，为此，要根据侧钻目的，选择导要求，为此，要根据侧钻目的，选择导斜器，确定侧钻位置，采用定向侧钻。斜器，确定侧钻位置，采用定向侧钻。第一节第一节 概述概述目前，侧钻工艺主要是使事故井目前，侧钻工艺主要是使事故井或套管严重损坏井恢复生产。侧或套管严重损坏井恢复生产。侧钻的新井眼的方位、倾角、水平钻的新井眼的方位、倾角、水平位移均无特定要求，因此，在侧位移均无特定要求，因此，在侧钻方式上只有开窗深度需要确定。钻方式上只有开窗深度需要确定。第一节第一节 概述概述（三）侧钻开窗部位的确定原则（三）侧钻开窗部位的确定原则(1)(1)侧钻开窗部位以上套管必须完好，侧钻开窗部位以上套管必须完好，应无变形、漏失、穿孔与破裂等现象。应无变形、漏失、穿孔与破裂等现象。(2)(2)侧钻开窗部位必须在损坏部位侧钻开窗部位必须在损坏部位3030米以上，以利于侧钻中有一定的水平米以上，以利于侧钻中有一定的水平位移，从而避开原井眼。位移，从而避开原井眼。第一节第一节 概述概述(3)(3)尽量选择固井质量好、井斜小、地层硬的尽量选择固井质量好、井斜小、地层硬的井段，同时也应避开套管接箍，以使其有一个井段，同时也应避开套管接箍，以使其有一个稳固的窗口。稳固的窗口。(4)(4)对出砂井和严重窜漏井，侧钻长度与倾角对出砂井和严重窜漏井，侧钻长度与倾角均应加大。在开窗位置选定后，为保证侧钻效均应加大。在开窗位置选定后，为保证侧钻效果，水平位移必须大于出砂与窜漏的径向范围。果，水平位移必须大于出砂与窜漏的径向范围。(5)(5)在上述原则确定的基础上，进行严格的通在上述原则确定的基础上，进行严格的通井、试压、分析井史与电测资料，发现不合适井、试压、分析井史与电测资料，发现不合适的地方，应随时研究修改侧钻方案。的地方，应随时研究修改侧钻方案。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具侧钻的主要工具有导斜器、送斜器、开侧钻的主要工具有导斜器、送斜器、开窗铣锥、丢手接头、固井胶塞等组成。窗铣锥、丢手接头、固井胶塞等组成。一、导斜器一、导斜器导斜器也叫斜向器，是引导磨铣工具从导斜器也叫斜向器，是引导磨铣工具从一侧磨铣套管形成窗口的专用工具。就一侧磨铣套管形成窗口的专用工具。就其结构而言，导斜器可分为注水泥式、其结构而言，导斜器可分为注水泥式、液压式和机械式等几种。液压式和机械式等几种。（一）普通注水泥式（一）普通注水泥式导斜器导斜器这种类型的导斜器结这种类型的导斜器结构简单，成本低，但构简单，成本低，但不能用于定向侧钻井不能用于定向侧钻井作业。这种导斜器主作业。这种导斜器主要由导斜器、螺栓、要由导斜器、螺栓、铅块、送入器和尾管铅块、送入器和尾管等组成，如图等组成，如图3 31 1所所示。示。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具1 1、导斜器、导斜器导斜器是一带斜面（一般导斜器是一带斜面（一般2 2o o 一一4 4o o）的半圆柱体钢棒。在开）的半圆柱体钢棒。在开窗中起引导铣削工具磨铣套窗中起引导铣削工具磨铣套管的作用。管的作用。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具1 1）导斜器断面形状）导斜器断面形状按导斜器斜面的断面形状可分为平按导斜器斜面的断面形状可分为平面形导斜器和凹面形导斜器两种。面形导斜器和凹面形导斜器两种。凹面形导斜器的优点是定向性好，凹面形导斜器的优点是定向性好，开窗铣锥工作平稳，窗口比较规则。开窗铣锥工作平稳，窗口比较规则。缺点是转动负荷大，制造比较困难。缺点是转动负荷大，制造比较困难。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2）斜面硬度）斜面硬度斜面硬度应与套管硬度相近，表面斜面硬度应与套管硬度相近，表面太硬开窗距离短，易提前外滑，造太硬开窗距离短，易提前外滑，造成侧钻完井工作困难。反之，则窗成侧钻完井工作困难。反之，则窗口长，有时侧钻不出去。一般硬度口长，有时侧钻不出去。一般硬度为为HB260HB260300 300 较为合适。较为合适。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3）斜面长度和顶部厚度）斜面长度和顶部厚度斜面长度和顶部厚度主要按照侧钻目的和要求斜面长度和顶部厚度主要按照侧钻目的和要求而定，但又受套管尺寸制约。要求井底位移大而定，但又受套管尺寸制约。要求井底位移大的，侧钻面角度要大些（一般在的，侧钻面角度要大些（一般在3 3O O4 4O O 范围内）范围内）。在角度确定后，斜面长度与顶部厚度互相影。在角度确定后，斜面长度与顶部厚度互相影响。顶部厚度大，则斜面长。顶部厚度与斜面响。顶部厚度大，则斜面长。顶部厚度与斜面长度的大小，要根据侧钻井眼的大小和钻具配长度的大小，要根据侧钻井眼的大小和钻具配合来综合考虑。钻具钢性大，井眼小，斜面长合来综合考虑。钻具钢性大，井眼小，斜面长一些，以利于钻井和固井工作顺利进行；反之一些，以利于钻井和固井工作顺利进行；反之则短一些。目前用水泥固定的导斜器，顶部厚则短一些。目前用水泥固定的导斜器，顶部厚20mm 20mm，斜面长度，斜面长度2m 2m，斜角，斜角3 30 0。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、送入器、送入器送入器是一个斜度与导斜器斜度相同的圆柱体。送入器是一个斜度与导斜器斜度相同的圆柱体。其作用是将导斜器送至预计深度，然后利用钻其作用是将导斜器送至预计深度，然后利用钻具重量顿断与导斜器连接的两个铜销钉，实现具重量顿断与导斜器连接的两个铜销钉，实现二者分离。有的送入器无循环通道，因此只有二者分离。有的送入器无循环通道，因此只有先注水泥塞，在水泥初凝前把导斜器送到底部。先注水泥塞，在水泥初凝前把导斜器送到底部。如果送入器、导斜器均有循环通道，则下好导如果送入器、导斜器均有循环通道，则下好导斜器后再注水泥塞，顿断销钉，这样施工安全，斜器后再注水泥塞，顿断销钉，这样施工安全，并可减少专门注水泥工序。并可减少专门注水泥工序。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、尾管、尾管尾管主要用于固定导斜器。尾管一般用尾管主要用于固定导斜器。尾管一般用8 810m10m废旧钻杆加焊扶正块和割齿的引废旧钻杆加焊扶正块和割齿的引鞋制成，如图鞋制成，如图3 31 1所示。导斜器与送入所示。导斜器与送入器用螺栓固定，尾管接在导斜器以下。器用螺栓固定，尾管接在导斜器以下。在下导斜器总成之前，事先打底水泥塞，在下导斜器总成之前，事先打底水泥塞，待底塞凝固后下导斜器总成和注水泥，待底塞凝固后下导斜器总成和注水泥，剪销，起出送入器，后凝。剪销，起出送入器，后凝。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（二）（二）XQSR-XQDMXQSR-XQDM型地锚式导型地锚式导斜器斜器XQSR-XQDMXQSR-XQDM型地锚式导斜器是型地锚式导斜器是一种可定向的水泥锚定式导一种可定向的水泥锚定式导斜器斜器第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具1 1、结构、结构这种导斜器总成由这种导斜器总成由XQSR XQSR 型型导斜器总成和导斜器总成和XQDM XQDM 型注水型注水泥地锚总成组成。泥地锚总成组成。导斜器及送入器导斜器及送入器总成由送入器、总成由送入器、导斜器、剪断螺导斜器、剪断螺栓、扶正压套、栓、扶正压套、卡瓦、公母铰接卡瓦、公母铰接短节、铰接轴、短节、铰接轴、筒体等组成，如筒体等组成，如图图3 32 2所示。所示。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具定向与地锚总成主要由上接头、定向与地锚总成主要由上接头、定向短节、定向销、定向键、螺定向短节、定向销、定向键、螺钉、锚管、外定向键、悬挂短节、钉、锚管、外定向键、悬挂短节、扶正短节、活塞、悬挂球、尼龙扶正短节、活塞、悬挂球、尼龙球、球、O O型密封圈、下接头等组成，型密封圈、下接头等组成，如图如图3 32 2所示。所示。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具送入器上端为钻杆接头，本体与导送入器上端为钻杆接头，本体与导斜器斜面用两颗铜螺栓连接起来。斜器斜面用两颗铜螺栓连接起来。导斜器上体和下体用铰接销连接。导斜器上体和下体用铰接销连接。引鞋筒体用定向销与下体连接，引引鞋筒体用定向销与下体连接，引鞋筒体内装有开槽卡瓦。该卡瓦与鞋筒体内装有开槽卡瓦。该卡瓦与地锚总成的锯齿形螺纹套啮合连接。地锚总成的锯齿形螺纹套啮合连接。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具地锚总成上部接头为钻杆螺纹，与送入管柱连地锚总成上部接头为钻杆螺纹，与送入管柱连接，上部接头与定向短节连接，定向短节与悬接，上部接头与定向短节连接，定向短节与悬挂短节采用螺纹连接。定向短节用销钉与锚管挂短节采用螺纹连接。定向短节用销钉与锚管连接。锚管外上部有锯齿形螺纹，中部有外定连接。锚管外上部有锯齿形螺纹，中部有外定向键，下部用螺纹与扶正体连接。扶正体与下向键，下部用螺纹与扶正体连接。扶正体与下接头用螺纹连接，下接头连接尾管。接头用螺纹连接，下接头连接尾管。在定向、注水泥后，可剪断定向销，将随下钻在定向、注水泥后，可剪断定向销，将随下钻具的上接头、定向短节、悬挂短节及其内部结具的上接头、定向短节、悬挂短节及其内部结构提出锚管，并起出地面。构提出锚管，并起出地面。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、工作原理、工作原理1 1）锚定）锚定将锚定总成下至预计井深，定向，将锚定总成下至预计井深，定向，注水泥，投尼龙球，憋压剪断悬挂注水泥，投尼龙球，憋压剪断悬挂销钉，活塞下行打开循环孔，循环销钉，活塞下行打开循环孔，循环出多余水泥浆后，起出定向和悬挂出多余水泥浆后，起出定向和悬挂短节，后凝。短节，后凝。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2）对接）对接将调整好方向的导斜器总成下入井将调整好方向的导斜器总成下入井内，探地锚接头，慢慢转动和下放内，探地锚接头，慢慢转动和下放钻具，让筒体内的键槽与锚管外的钻具，让筒体内的键槽与锚管外的定向键啮合，并使筒体内的卡瓦与定向键啮合，并使筒体内的卡瓦与锚管锯齿形螺纹啮合，完成对接。锚管锯齿形螺纹啮合，完成对接。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、操作方法、操作方法1 1）打底塞或安装桥塞。）打底塞或安装桥塞。2 2）下入锚定总成，探底塞面位置，）下入锚定总成，探底塞面位置，上提上提0.5m0.5m。3 3）下入有线随钻（斜井）或陀螺仪）下入有线随钻（斜井）或陀螺仪对锚定总成进行定向。对锚定总成进行定向。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具4 4）下放尾管坐于井底注水泥。）下放尾管坐于井底注水泥。5 5）投尼龙球，剪销（）投尼龙球，剪销（8.58.59.5MPa)9.5MPa)，打开，打开旁通。泵压先升后降。旁通。泵压先升后降。6 6）循环出多余的水泥浆，慢慢起出中心管）循环出多余的水泥浆，慢慢起出中心管总成，并提钻具总成，并提钻具5 51010根钻杆，候凝。根钻杆，候凝。7 7）候凝结束，下放钻具探锚定装置鱼顶，）候凝结束，下放钻具探锚定装置鱼顶，并大排量冲洗鱼头后起出全部钻具。并大排量冲洗鱼头后起出全部钻具。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具8 8）将导斜器总成调整好方位并下到锚定装置）将导斜器总成调整好方位并下到锚定装置鱼顶处。鱼顶处。9 9）慢慢接锚定装置鱼顶，加压不超过）慢慢接锚定装置鱼顶，加压不超过5kN 5kN，慢转慢下，悬重下降必须慢慢下放，加压慢转慢下，悬重下降必须慢慢下放，加压151520kN20kN之间，若悬明显下降，上提钻具，如果悬之间，若悬明显下降，上提钻具，如果悬重增重增202040kN,40kN,表明键与键槽对正，锯齿形螺表明键与键槽对正，锯齿形螺纹与卡瓦啮合，对接成功。纹与卡瓦啮合，对接成功。1010）猛放钻具加压）猛放钻具加压75kN75kN以上，下放量控制在以上，下放量控制在0.5m 0.5m 以内，剪断销钉并起出送入器。导斜器以内，剪断销钉并起出送入器。导斜器安装完毕。安装完毕。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（三）双卡瓦封隔器锚定型导斜器（三）双卡瓦封隔器锚定型导斜器这是一种由封隔器使双卡瓦双向锚定的这是一种由封隔器使双卡瓦双向锚定的导斜器。导斜器。1 1、结构、结构双卡瓦封隔器锚定型导斜器主要由坐卡双卡瓦封隔器锚定型导斜器主要由坐卡总成、丢手测向总成和导斜对接总成三总成、丢手测向总成和导斜对接总成三大部分组成。大部分组成。1 1）坐卡封隔总成结构）坐卡封隔总成结构坐卡封隔总成主要由坐卡封隔总成主要由液力推动机械和坐封液力推动机械和坐封锁紧机构组成，如图锁紧机构组成，如图3 33a3a所示。所示。液力推动机构由活塞液力推动机构由活塞杆、活塞缸、扶正套、杆、活塞缸、扶正套、丢手剪钉、中心管和丢手剪钉、中心管和各种密封件等组成。各种密封件等组成。坐封锁紧机构主要由坐封锁紧机构主要由胶筒、上下锥体、上胶筒、上下锥体、上下卡瓦、锁紧套、活下卡瓦、锁紧套、活塞、剪钉等组成。塞、剪钉等组成。2 2）导斜对接总成结构）导斜对接总成结构导斜对接总成由斜口接头、导斜对接总成由斜口接头、中间接头锁轴、导斜器体等中间接头锁轴、导斜器体等组成，如图组成，如图3 33b3b所示。所示。斜口管鞋接头是一自动对接斜口管鞋接头是一自动对接机构。接头尖部的斜口面开机构。接头尖部的斜口面开有一键槽，键槽的宽度和长有一键槽，键槽的宽度和长度与坐卡封隔总成中心管内度与坐卡封隔总成中心管内的键匹配。斜口接头上有锯的键匹配。斜口接头上有锯齿形螺纹，与上锁紧环内锯齿形螺纹，与上锁紧环内锯齿形螺纹啮合。齿形螺纹啮合。3 3）丢手测向总成）丢手测向总成结构结构丢手测向总成由丢丢手测向总成由丢手接头、上锁紧套、手接头、上锁紧套、锁紧环、球座、钢锁紧环、球座、钢球、测向短节和各球、测向短节和各种密封件等组成，种密封件等组成，如图如图3 33C3C所示。所示。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具丢手接头从上到下有水眼，最下端是球丢手接头从上到下有水眼，最下端是球座。上锁紧套下端联接在中心管接头上。座。上锁紧套下端联接在中心管接头上。丢手接头上的锯齿螺纹与上锁紧环内的丢手接头上的锯齿螺纹与上锁紧环内的锯齿形螺纹啮合。锯齿形螺纹啮合。丢手接头上部连接测向短节。接头外有丢手接头上部连接测向短节。接头外有一刻线，该线与内孔中的键处于同一方一刻线，该线与内孔中的键处于同一方位。位。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、工作原理、工作原理坐卡封隔器总成下到预定井深，循环钻井液，坐卡封隔器总成下到预定井深，循环钻井液，投球。当液体经中心管小孔进入活塞后压力升投球。当液体经中心管小孔进入活塞后压力升高，剪断活塞杆固定销钉，使活塞杆下行。此高，剪断活塞杆固定销钉，使活塞杆下行。此时锁紧套下移推动卡瓦和卡瓦锥体，剪断锥体时锁紧套下移推动卡瓦和卡瓦锥体，剪断锥体与中心管连接销钉。在活塞杆下行压力作用下，与中心管连接销钉。在活塞杆下行压力作用下，上锥体沿中心管下移，推动并胀开开口挡圈、上锥体沿中心管下移，推动并胀开开口挡圈、开口环，压缩胶筒。开口环，压缩胶筒。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具当胶筒紧压在套管上之后，液压当胶筒紧压在套管上之后，液压下抵力迫使卡瓦铅锥体面张开并下抵力迫使卡瓦铅锥体面张开并卡住套管。话塞杆继续下行，使卡住套管。话塞杆继续下行，使锁紧套与锁紧环锯齿形螺纹啮合，锁紧套与锁紧环锯齿形螺纹啮合，从而锁住了胶筒和卡瓦向上的反从而锁住了胶筒和卡瓦向上的反力。力。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具在胶筒和上卡瓦锁紧的同时，下锁紧套在胶筒和上卡瓦锁紧的同时，下锁紧套与中心管锯齿形螺纹啮合。上提中心管，与中心管锯齿形螺纹啮合。上提中心管，剪断中心管与下锥体连接销钉。中心管剪断中心管与下锥体连接销钉。中心管上行迫使上瓦体沿下锥体面上移张开，上行迫使上瓦体沿下锥体面上移张开，下卡瓦卡紧套管。此时胶筒双向受力，下卡瓦卡紧套管。此时胶筒双向受力，在其反作用力作用下上下卡瓦始终保持在其反作用力作用下上下卡瓦始终保持卡紧套管的锁紧力。卡紧套管的锁紧力。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具实践证明，卡瓦咬入套管深度达到实践证明，卡瓦咬入套管深度达到0.40.40.6mm 0.6mm，可确保坐卡总成工作可靠。，可确保坐卡总成工作可靠。当封隔器和卡瓦系统已锚定到套管上之当封隔器和卡瓦系统已锚定到套管上之后，测量井斜、方位和定向键方位，边后，测量井斜、方位和定向键方位，边提边右转钻柱，使锯齿形螺纹脱开并剪提边右转钻柱，使锯齿形螺纹脱开并剪断销钉，起出丢手总成。断销钉，起出丢手总成。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具下入调整好方向的导斜总成。当斜下入调整好方向的导斜总成。当斜口管鞋槽口与坐封工具总成的定向口管鞋槽口与坐封工具总成的定向键啮合后，下放钻具使锁紧套与斜键啮合后，下放钻具使锁紧套与斜口接头上的锯齿形螺纹啮合。下顿口接头上的锯齿形螺纹啮合。下顿钻具剪断送入器与导斜器上的连接钻具剪断送入器与导斜器上的连接螺栓，导斜器总成即安装完毕。螺栓，导斜器总成即安装完毕。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、操作方法、操作方法1 1）检查工具和井眼准备。）检查工具和井眼准备。2 2）下坐卡总成至预计深度，循环钻井液，记）下坐卡总成至预计深度，循环钻井液，记录悬重。录悬重。3 3）投入钢球，开泵。当泵压上升至）投入钢球，开泵。当泵压上升至10MPa10MPa时，时，活塞杆销钉剪断、推动活塞及卡瓦下行。活塞杆销钉剪断、推动活塞及卡瓦下行。4 4）继续升压，剪断上斜体锁钉。继续升压至）继续升压，剪断上斜体锁钉。继续升压至252532MPa32MPa，停泵。此时胶筒和上卡瓦卡住套，停泵。此时胶筒和上卡瓦卡住套管。并且，下锁紧环锁紧。管。并且，下锁紧环锁紧。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具5 5）上提钻柱，悬重为：原悬重）上提钻柱，悬重为：原悬重120120140kN 140kN。此时下锥体销钉剪断，下卡瓦卡住套管。此时下锥体销钉剪断，下卡瓦卡住套管。6 6）下陀螺仪测井斜、方位及定向键方位。）下陀螺仪测井斜、方位及定向键方位。7 7）边提边慢右转钻柱，悬重略大于原悬重，）边提边慢右转钻柱，悬重略大于原悬重，剪断丢手接头销钉，起出丢手总成。剪断丢手接头销钉，起出丢手总成。8 8）根据定向键方位调整导斜面的方位，焊好）根据定向键方位调整导斜面的方位，焊好斜口接头。斜口接头。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具9 9）下导斜器总成，在接近封隔器总）下导斜器总成，在接近封隔器总成上端时，慢放钻具，悬重下降，则成上端时，慢放钻具，悬重下降，则表明导斜器总成与封隔器总成对接成表明导斜器总成与封隔器总成对接成功。功。1010）下压钻具，剪断送入器与导斜器）下压钻具，剪断送入器与导斜器体上的连接螺栓。体上的连接螺栓。1111）磨铣削套管。）磨铣削套管。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具在此，仅对三种类型的导斜进行在此，仅对三种类型的导斜进行了叙述，导斜器的种类很多，不了叙述，导斜器的种类很多，不同类型的导斜器其工作原理各不同类型的导斜器其工作原理各不相同，使用方法也各不一样，只相同，使用方法也各不一样，只有针对不同的井况，不同的作业有针对不同的井况，不同的作业要求，来选择适合工况环境的导要求，来选择适合工况环境的导斜器。斜器。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具二、磨铣工具本节主要介绍套管开窗的磨铣工本节主要介绍套管开窗的磨铣工具。这些工具主要有起（初）始具。这些工具主要有起（初）始铣鞋、开窗铣鞋、铣锥、西瓜皮铣鞋、开窗铣鞋、铣锥、西瓜皮式铣鞋、钻柱铣鞋、复合式铣锥式铣鞋、钻柱铣鞋、复合式铣锥和钻铰式铣锥等。和钻铰式铣锥等。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具这些类型的铣鞋（锥）并非每次开这些类型的铣鞋（锥）并非每次开窗中都全部使用。在初期开窗中，窗中都全部使用。在初期开窗中，使用铣鞋的类型和数量较多。随着使用铣鞋的类型和数量较多。随着工艺改进和技术进步，铣鞋的结构工艺改进和技术进步，铣鞋的结构有了较大改进，铣鞋用量越来越少，有了较大改进，铣鞋用量越来越少，近几年来用一只铣鞋就可完成开窗近几年来用一只铣鞋就可完成开窗作业。作业。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（一）起始铣鞋（一）起始铣鞋起始铣鞋是对套管进行最初铣削的铣鞋。这种起始铣鞋是对套管进行最初铣削的铣鞋。这种铣鞋的特点是具有导向杆。铣鞋的特点是具有导向杆。1 1、结构、结构起始铣鞋主要由接头、切削部分和导向杆等组起始铣鞋主要由接头、切削部分和导向杆等组成。按导向杆形状，起始铣鞋有两种型式，一成。按导向杆形状，起始铣鞋有两种型式，一种是圆柱形导向杆，一种是锥形导向杆，如图种是圆柱形导向杆，一种是锥形导向杆，如图3 34 4所示。所示。图图3 34a4a用于注水泥锚定导斜器开窗；图用于注水泥锚定导斜器开窗；图3 34b4b用于卡瓦式锚定导斜器开窗。用于卡瓦式锚定导斜器开窗。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、作用、作用起始铣鞋的颈部设计成锥形或圆柱形，起始铣鞋的颈部设计成锥形或圆柱形，这样就能使切削作用力加到套管上，而这样就能使切削作用力加到套管上，而不是加到导斜器上。起始铣鞋设计成在不是加到导斜器上。起始铣鞋设计成在切削一小段之后，它不去铣掉凸缘而继切削一小段之后，它不去铣掉凸缘而继续铣削套管。为了防止起始铣鞋的磨损，续铣削套管。为了防止起始铣鞋的磨损，在本体上镶入了碳化钨块。在本体上镶入了碳化钨块。导向杆的作用还能防止铣鞋滑出套管。导向杆的作用还能防止铣鞋滑出套管。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（二）开窗铣鞋（二）开窗铣鞋1 1、结构、结构开窗铣鞋主要由接头和螺旋切削两部分组成。开开窗铣鞋主要由接头和螺旋切削两部分组成。开窗铣鞋有硬质合金式和金刚石式两种。窗铣鞋有硬质合金式和金刚石式两种。开窗铣鞋设计成中心具有稍微凹进的结构，如图开窗铣鞋设计成中心具有稍微凹进的结构，如图3 35a5a、3 35b5b、3 35c5c所示。这种结构有利于骑着所示。这种结构有利于骑着套管断口铣削而不易使铣鞋过早滑出套管。套管断口铣削而不易使铣鞋过早滑出套管。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、作用、作用开窗铣鞋是在继起始铣鞋之后，继续对套开窗铣鞋是在继起始铣鞋之后，继续对套管开窗的磨铣工具。右螺旋侧翼切削刃可管开窗的磨铣工具。右螺旋侧翼切削刃可使工具在开窗磨铣过程中不卡套管壁，工使工具在开窗磨铣过程中不卡套管壁，工作平稳。底部凹面的圆窝结构有助于铣鞋作平稳。底部凹面的圆窝结构有助于铣鞋找中扶正，防止过早滑出套管。铣鞋中心找中扶正，防止过早滑出套管。铣鞋中心隆起的作用是当铣鞋底面中心恰好处于套隆起的作用是当铣鞋底面中心恰好处于套管壁的正前方时，仍具有开窗磨铣作用。管壁的正前方时，仍具有开窗磨铣作用。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、金刚石开窗铣鞋特点、金刚石开窗铣鞋特点金刚石铣鞋（如图金刚石铣鞋（如图3 35c5c所示）所示）是一种取得专利的用于起始铣鞋是一种取得专利的用于起始铣鞋之后进行开窗用的金刚石铣鞋。之后进行开窗用的金刚石铣鞋。使用金刚石铣鞋之后，可以使窗使用金刚石铣鞋之后，可以使窗口变得光滑。口变得光滑。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具金刚石铣鞋与碳化钨铣鞋相比，有以下优点。金刚石铣鞋与碳化钨铣鞋相比，有以下优点。1 1）金刚石铣鞋所产生的铣屑更细小；因此，铣削时所）金刚石铣鞋所产生的铣屑更细小；因此，铣削时所需转矩很小。因而允许它与西瓜皮铣鞋串联在一起使需转矩很小。因而允许它与西瓜皮铣鞋串联在一起使用。用。2 2）因为铣削较细，所以清洗井眼时仅需较低的返速和）因为铣削较细，所以清洗井眼时仅需较低的返速和钻井液粘度。钻井液粘度。3 3）因为金刚石铣鞋具有较长的寿命，所以能成倍地减）因为金刚石铣鞋具有较长的寿命，所以能成倍地减少起下钻次数。少起下钻次数。4 4）金刚石铣鞋基本上是一平底金刚石钻头。它的冠部）金刚石铣鞋基本上是一平底金刚石钻头。它的冠部很短，中心凸起，这样有助于铣鞋中心处的铣削。很短，中心凸起，这样有助于铣鞋中心处的铣削。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（三）复式铣锥（三）复式铣锥复式铣锥由不同的锥度组成。复式铣锥由不同的锥度组成。锥度有两级、三级和四级之锥度有两级、三级和四级之分，这里仅就常用的两级和分，这里仅就常用的两级和四级铣锥进行介绍。四级铣锥进行介绍。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具1 1、结构、结构1 1）两级复式铣锥结构）两级复式铣锥结构两级复式铣锥主要由接头和两级螺旋切削锥体两级复式铣锥主要由接头和两级螺旋切削锥体组成，如图组成，如图3 36 6 所示。所示。2 2）四级复式铣锥结构）四级复式铣锥结构四级复式铣锥的锥体由四级不同的锥体组成如四级复式铣锥的锥体由四级不同的锥体组成如图图3 37 7所示。所示。自上而下锥度逐渐增大，自上而下锥度逐渐增大，级级0 00 0、级锥顶角级锥顶角的为的为2 20 0、级锥顶角为级锥顶角为6 60 05050、级锥顶角为级锥顶角为20200 0。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、作用、作用复式铣锥是铣穿套管的主要工具。主要工作面复式铣锥是铣穿套管的主要工具。主要工作面均焊有硬质合金快。均焊有硬质合金快。复式铣锥最下一级锥体叫引子。其作用在于引复式铣锥最下一级锥体叫引子。其作用在于引导铣锥铣进，防止提前滑出套管。当铣进到导导铣锥铣进，防止提前滑出套管。当铣进到导斜器斜面与套管的间隙小于引子直径的位置时，斜器斜面与套管的间隙小于引子直径的位置时，引子就不再起引导作用，此时，不能再用复式引子就不再起引导作用，此时，不能再用复式铣锥铣进了。铣锥铣进了。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具第三级锥体斜度与导斜器斜面斜度基本相同，其作用是稳第三级锥体斜度与导斜器斜面斜度基本相同，其作用是稳定铣锥扩大窗口，最上级锥度为零，主要用于修整窗口。定铣锥扩大窗口，最上级锥度为零，主要用于修整窗口。复式铣锥的最大铣进长度由下式计算复式铣锥的最大铣进长度由下式计算：L=(D+-h-d)/tgL=(D+-h-d)/tg 式中：式中：L L最大铣进长度，单位；最大铣进长度，单位；D D套管内径，套管内径，mmmm；套管厚度，套管厚度，mm mm；h h导斜器顶部厚度，导斜器顶部厚度，mmmm；d d引子最大直径，引子最大直径，mmmm；导斜器斜度；度。导斜器斜度；度。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（四）单式铣锥（四）单式铣锥1 1、结构、结构单式铣锥铣鞋只有一种锥度，形式有两单式铣锥铣鞋只有一种锥度，形式有两种，如图种，如图3 38 8所示。尖形铣锥表面铺焊所示。尖形铣锥表面铺焊钨钢粉条棱。截锥形单式铣锥表面镶焊钨钢粉条棱。截锥形单式铣锥表面镶焊钨钢块。单式铣锥的锥形如图钨钢块。单式铣锥的锥形如图3 38 8所示。所示。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具2 2、作用、作用在复式铣锥开出窗口以后，用单式铣锥继续加在复式铣锥开出窗口以后，用单式铣锥继续加长窗口。主要工作面是底部刀刃，铣锥面的锥长窗口。主要工作面是底部刀刃，铣锥面的锥度与导斜器斜面锥度一致。可沿导斜器斜面加度与导斜器斜面锥度一致。可沿导斜器斜面加长窗口至最大位置。长窗口至最大位置。图图3 38a8a型单式铣锥需要与钻柱铣锥配套使用。型单式铣锥需要与钻柱铣锥配套使用。主要用于清除不规则的边缘或毛刺。也用于磨主要用于清除不规则的边缘或毛刺。也用于磨掉套管上任何凸出的部分或导斜器底部以下的掉套管上任何凸出的部分或导斜器底部以下的台肩。台肩。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（五）钻柱铣鞋和西瓜皮式铣鞋（五）钻柱铣鞋和西瓜皮式铣鞋钻柱铣鞋和西瓜皮式铣鞋如图钻柱铣鞋和西瓜皮式铣鞋如图3 39 9所示。所示。西瓜皮铣鞋（如图西瓜皮铣鞋（如图3 39 9 所示）通常在开出窗口或金刚所示）通常在开出窗口或金刚石铣鞋之后立即使用。西瓜皮铣鞋的切削棱与井壁接石铣鞋之后立即使用。西瓜皮铣鞋的切削棱与井壁接触，每个棱末端设计成锥形。当开窗的时候，西瓜皮触，每个棱末端设计成锥形。当开窗的时候，西瓜皮铣鞋能够从顶部起加长窗口，并能清除初始切削时留铣鞋能够从顶部起加长窗口，并能清除初始切削时留下的毛刺。下的毛刺。钻柱铣鞋（如图钻柱铣鞋（如图3 39 9 所示）与西瓜皮铣鞋很相似。切所示）与西瓜皮铣鞋很相似。切削刃差不多一样长，但它的棱较大，每一条棱的端部削刃差不多一样长，但它的棱较大，每一条棱的端部没有锥度。它通常用于加长和磨光窗口。没有锥度。它通常用于加长和磨光窗口。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（六）组合式铣锥（六）组合式铣锥1 1、结构。、结构。这种类型的铣锥是将单式铣鞋和钻柱式铣锥这种类型的铣锥是将单式铣鞋和钻柱式铣锥组合后再进行作业的铣锥，如图组合后再进行作业的铣锥，如图3 31010所示。所示。2 2、作用、作用组合式铣锥可代替普通复式铣锥和单式铣锥，组合式铣锥可代替普通复式铣锥和单式铣锥，将开窗和修窗两道工序一次完成。将开窗和修窗两道工序一次完成。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、特点、特点组合式铣锥具有导斜角大，磨削导斜器少，不组合式铣锥具有导斜角大，磨削导斜器少，不易形成台肩，节省施工时间的特点。易形成台肩，节省施工时间的特点。采用采用151520kN20kN钻压，钻压，707090r/min90r/min转速进行开转速进行开窗，结果证明，开窗和修窗可一并完成。这种窗，结果证明，开窗和修窗可一并完成。这种工具使用方便，便于现场修复（补焊），可以工具使用方便，便于现场修复（补焊），可以重复使用。磨出的窗口长、光滑、畅通。重复使用。磨出的窗口长、光滑、畅通。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具（七）钻铰式铣锥（七）钻铰式铣锥1 1、结构、结构钻铰式铣锥主要由上接头、球型体、矩型刀片、棱型钻铰式铣锥主要由上接头、球型体、矩型刀片、棱型刀片和硬质合金等组成。如图刀片和硬质合金等组成。如图3 311 11 所示。所示。2 2、作用、作用钻铰式铣锥下端的半球形体起引导作用，首先磨削套钻铰式铣锥下端的半球形体起引导作用，首先磨削套管内壁，并磨穿套管；棱形硬质合金刀块的锥形部分管内壁，并磨穿套管；棱形硬质合金刀块的锥形部分开出上窗口；球形体上部开出中下窗口。继续磨削过开出上窗口；球形体上部开出中下窗口。继续磨削过程中，程中，YD YD 合金铰形刀将不断地磨铣窗口。使其平整、合金铰形刀将不断地磨铣窗口。使其平整、光滑。最后，矩形刀体再一次修整窗口。光滑。最后，矩形刀体再一次修整窗口。第二节第二节 侧钻作业工具侧钻作业工具3 3、操作、操作1 1）将钻铰式铣锥下至导斜器顶部，循环，校）将钻铰式铣锥下至导斜器